课程设计--数字钟的设计

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1、淮海工学院课程设计报告书课程名称：数电技术课程设计题目：数字钟的设计系（院）：电子工程学院学期：专业班级：姓名：学号：评语：成绩：签名：日期：第13页共13页1绪论现在我国的电子业发展非常快速，电子业的发展有利于钟表业的发展。在中国钟表发展史上，国产机芯研制的失败已经成为过去，“组装业”作为新兴钟表工业的起步阶段也已成为过去。一支新的充满智慧的钟表精英在成长。我们相信在科技高速发展的今天，钟表业运用当今材料工业、电子工业和其他领域的最新技术，一定会生产出代表中国科学水平的产品。我们希望钟表业的精英们在提高制造技术水平中不断创新，

2、培育出拥有自主知识产权的品牌。这正是中国钟表业发展的希望。数字钟被广泛用于个人家庭,车站,码头、办公室等公共场所,成为人们日常生活中的必需品。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,运用超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。2设计目

3、的1、巩固加深对数字电子技术基础知识的理解，提高综合运用所学知识的能力，熟悉集成电路的使用方法。2、通过查找资料、选方案、设计电路、仿真或调试、写报告等环节的训练，培养学生独立分析问题、解决问题能力。3、了解电子线路设计的工程、工艺技术规范，学会书写设计说明书。4、了解与掌握常用电子仪器的使用方法，及简单的制版、焊接、组装、调试工艺过程。5、培养学生严肃、认真的科学态度和工作作风。6、掌握数字钟的设计、组装与调试方法。3设计内容及要求1、设计一个具有“时”、“分”、“秒”显示的电子钟（23小时59分59秒）。应具有校时功能。2、

4、用中小规模集成电路组成电子钟，并在实验箱上进行组装、调试。第13页共13页3、画出框图和逻辑电路图，写出设计、实验总结报告。4系统框图振荡器产生的信号经过分频器作为产生秒脉冲，秒脉冲送入计数器，计数结果经过“时”、“分”、“秒”，译码器，显示器显示时间。其中振荡器和分频器组成标准秒脉冲信号发生器，由不同进制的计数器，译码器和显示电路组成计时系统。秒信号送入计数器进行计数，把累计的结果以“时”，“分”、“秒”的数字显示出来。“时”显示由二十四进制计数器，译码器，显示器构成；“分”、“秒”显示分别由六十进制的计数器，译码器，显示器构

5、成；校时电路实现对时，分的校准。数字时钟基本原理的逻辑框图如下所示：图1数字时钟基本原理的逻辑框图5单元电路设计、参数计算和器件选择由图1的数字时钟基本原理的逻辑框图知其由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、校正电路组成。5.1振荡器4MHz的石英晶体构成振荡器。74LS160构成分频器，对石英晶体振荡器分频。74LS160分别组成六十进制的秒计数器、六十进制分计数器、二十四进制时计数器。用74LS00及74LS04芯片构成时间校准电路。使用由4MHz的石英晶体振荡器和由74LS160构成的分频器构成的产生震荡周期为一秒的标

6、准秒脉冲，把振荡周期为一秒的标准秒脉冲输入秒计数中，把秒计数器地进位输出作为分计数器的CP脉冲，分计数器的进位输出作为时计数器的CP脉冲。第13页共13页由于4MHz石英晶体振荡器产生的频率为4MHz，造成分频电路复杂，整个电路分频较困难，信号发生电路比较复杂。而555定时器构成的多谐振荡器的震荡频率输出信号频率为100Hz，分频电路比较容易实现。整体信号发生电路简单。555定时器（又称时基电路）是一个模拟与数字混合型的集成电路。555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构

7、成单稳、多谐和施密特触发器。因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。目前生产的定时器有双极型和CMOS两种类型，其型号分别有NE555(或5G555)和C7555等多种。它们的结构及工作原理基本相同。通常，双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS定时器具有低功耗、输入阻抗高等优点。555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。双极型定时器电源电压范围为5～16V，最大负载电流可达200mA；CMOS定时器电源电压范围为3～18V，最大负载电流在4mA以下。采用集成电路555定时器与RC组成多谐振荡器，如图2所示。图

8、2集成电路555定时器与RC组成多谐振荡器第13页共13页图3555多谐振荡器仿真结果555定时器组成多谐振荡器，多谐振荡器产生OUT的信号频率。电阻、电容参数值计算如下：C2为电路的滤波电容，提高电路的稳定性，一般选取0.01F.因为信号发生电路频率为1Hz，